基于接力算法的航空整体结构件铣削加工变形预测研究

摘要

航空薄壁件在铣削加工的过程中，随着材料被大比例的去除，被加工零件的整体刚性变差，导致了薄壁件的加工困难。所以本文从预测航空薄壁零件铣削加工变形的角度出发，利用ABAQUS有限元仿真软件，数值仿真加工过程，分析多因素对航空薄壁零件加工变形的影响。
　　本文结合国内外的研究成果综述了航空薄壁件加工过程中引起变形的主要因素。选取典型航空整体结构件，建立有限元模型。对零件进行铣削加工全过程数值模拟。接下来模拟通过单一考虑材料毛坯内初始残余应力作用，与初始残余应力和切削温度共同作用，到初始残余应力和切削力耦合作用三个方面的情况，分析航空薄壁件的加工变形。
　　本文的重点是，在仿真铣削加工过程中引入了一种接力算法和子模型法。接力算法，是合理优化仿真计算的一种方法。在零件较大的时候，采用合理的分区划分粗细网格，优先计算的区域细化网格，其余地方网格粗化。逐步完成整个零件的仿真计算。如此，可以在有限的计算机资源的情况下，仿真计算较大的零件，而且保证足够的精度要求。子模型方法是基于接力算法完成对较大航空薄壁件仿真计算时，对于零件的局部需要进行精细仿真分析的时候，可以在全局计算完的情况下，运用子模型方法对需要的部位进行进一步分析。
　　最后结合航空零件实例，基于接力算法完成对薄壁件加工中单初始残余应力作用的仿真，和初始残余应力跟温度场产生的应力叠加作用下的计算。对参考成飞的大型结构件先用接力算法仿真粗加工，将计算结果作为精加工的全局模型，运用子模型方法完成对零件精加工中残余应力与铣削力耦合作用的分析。
　　根据有限元模型计算结果，分析其变形规律，对实际铣削加工具有重要的指导意义。

目录

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及研究方法

1.4 论文的章节安排

第2章 残余应力对航空零件加工变形的分析

2.1 接力算法

2.2 受集中载荷的悬臂梁接力算法验证

2.3 初始残余应力对航空薄壁件的加工影响

2.4 初始残余应力-温度耦合对航空薄壁件的加工影响

2.5 本章小结

第3章 残余应力-铣削力耦合对航空薄壁件的加工影响

3.1 子模型法

3.2 受动载的简支梁子模型法验证

3.3 耦合应力对航空薄壁件的加工影响

3.4 本章小结

第4章 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目

致谢

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